2. НАМАГНИЧИВАНИЕ МАГНИТОПРОВОДОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ
2.1. Расчет магнитной цепи, намагничивающий ток и ток
холостого хода
Каждая линия основного магнитного 
потока проходит через ярма и стержни трансформатора. Между ярмами стержнями есть не магнитные воздушные промежутки 
, называемыми стыками. Таким образом, магнитная цепь трансформатора состоит из участков отличающихся друг от друга своими геометрическими размерами и физическими свойствами. Практически магнитную цепь трансформатора делят на три участка с одинаковыми площадями сечений вдоль которых напряженность магнитного поля одинакова (рис.2.1, а):
1.Стержень трансформатора. Длина магнитной линии 
, индукция магнитного поля данного участка 
, напряженность магнитного поля 
.
2. Ярмо трансформатора. Длина магнитной линии 
, индукция магнитного поля на этом участке 
, напряженность магнитного поля 
.
3. Стыки между пластинами ярма и стержня. Длина магнитной линии 
, индукция магнитного поля в стыке 
, напряженность магнитного поля 
.
Для определения тока холостого тока и установления зависимости между намагничивающим током и основным магнитным потоком проводят расчет магнитной цепи трансформатора на основе закона полного тока:
(2.1)
На практике решение кругового интеграла достаточно трудная задача, поэтому интеграл 
заменяют на сумму магнитодвижущих сил соответствующих участков, а сумму токов 
на м. д.с. первичной обмотки в режиме холостого хода. Тогда для однофазного трансформатора вместо равенства (2.1) с учетом прохождения магнитной линии потока 
дважды по участкам стержней и ярм получим:
, (2.2)
где 
, 
, 
напряженности магнитного поля соответственно в стержне, ярме и стыке; 
, 
средняя длина соответствующего участка стержня и ярма; 
немагнитный зазор (стык) между пластинами ярма и стержня ( для шихтованного магнитопровода 
мм); 
число стыков (для однофазных трансформаторов 
, для трехфазных 
); 
действующее значение реактивной составляющей тока холостого хода. МДС обмотки определяется по амплитудному значению реактивного тока, поэтому правая часть выражения (2.2) увеличена в 
раз. Слагаемые в выражении (2.2) представляют сумму МДС отдельных участков магнитной цепи.
МДС – это интегральная характеристика магнитного поля, служащая мерой энергии, затраченной на установления этого поля (т. е. причина образования этого поля). МДС так же называют магнитным напряжением или потенциалом магнитного поля.
Сумма выражения (2.2) – МДС первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода. Запишем выражение (2.2) через соответствующие МДС:
, (2.3)
здесь 
МДС стержня; 
МДС ярма; 
МДС стыка (зазора); 
МДС первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.
Напряженности поля 
и 
определяются по кривой намагничивания стали, из которой изготовлен магнитопровод 
. Значения индукции в стали стержня или ярма определяют по формуле:
, (2.4)
где 
соответственно площадь стержня или ярма.
Напряженность поля в немагнитном зазоре определяют исходя из индукции зазора 
и магнитной проницаемости зазора 
Гн/м:
(2.5)
В формуле (2.5) индукцию зазора 
принимают равной индукции стержня 
.
Намагничивающим током трансформатора называют реактивную составляющую тока холостого хода 
, потребляемую из сети для создания магнитного поля.
В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора потребляет из сети реактивную мощность для образования МДС, необходимой для создания в магнитопроводе основного магнитного потока 
. Решая (2.2) получим действующее значение (среднее за период) намагничивающего тока 
для однофазного трансформатора:
(2.6)
В трехфазном трансформаторе (рис.2.1, б) определяют намагничивающий ток отдельно для фаз крайних стержней 
с учетом того, что 
и намагничивающий ток фазы среднего стержня 
при 
:
; (2.7)
(2.8)
Расчетное значение намагничивающего тока принимают равному среднему арифметическому:
(2.9)
Намагничивающий ток 
можно определить и через реактивную (намагничивающую) мощность, потребляемую трансформатором в режиме холостого хода (мощность необходимая для намагничивания магнитопровода):
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
